(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物をガス化炉などに供給するための給じん装置であって、一端側に廃棄物の投入部が設けられるとともに他端側に廃棄物の排出部が設けられたケーシング内に回転自在に配置された左右一対の廃棄物搬送用のスクリューと、これら両スクリューをそれぞれ回転させる２台の電動機と、上記両スクリューが配置されたケーシング内の廃棄物の供給量を検出し得る供給量検出手段と、上記各電動機を制御する制御装置とを具備し、
上記制御装置は、
上記各スクリューの基準回転速度を設定する基準速度設定部と、
この基準速度設定部で設定された基準回転速度に、左右の各スクリューに対して回転速度に変化を付与する左右の速度変化付与部と、
上記供給量検出手段にて検出された供給量を入力して当該供給量に基づき各スクリューの回転速度の増減を行う速度補正曲線を有する速度補正部とを具備し、
上記速度変化付与部においては、所定周期で且つ所定振幅を有する速度変化曲線を作成するとともに、左右のスクリューに対する両速度変化曲線の位相が１８０度異なる速度変化指令を出力するようになし、
且つ上記左右のスクリューにおける位相差の最大値がスクリュー羽根のピッチよりも大きくなるようにするとともに、スクリューの回転速度の変動周期が、廃棄物の投入部開口端から廃棄物の排出部であるスクリュー先端までの距離を通過する時間よりも短くなるようになし、
上記速度補正部における速度補正曲線は、供給量が多い場合には、回転速度を減少させるとともに、供給量が少ない場合には、回転速度を増大させるものであることを特徴とする給じん装置。
【請求項２】
速度変化付与部で与えられるスクリューの回転速度の変動周期Ｔが、下記（１）式を満足するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の給じん装置。
【数１】
0005393293.tif 000004
Ｎ′右：動き始めからＴ／２後までの右スクリューの回転数の平均値（ｍｉｎ−１）
Ｎ′左：動き始めからＴ／２後までの左スクリューの回転数の平均値（ｍｉｎ−１）
Ｐ：スクリュー羽根のピッチ（ｍｍ）
Ｔ：回転速度の変動周期（ｓｅｃ）
【請求項３】
速度変化付与部で与えられるスクリューの回転速度の変動周期Ｔが、請求項２に記載の（１）式に加えて下記（２）式の範囲内となるようにしたことを特徴とする請求項２に記載の給じん装置。
Ｔ＜Ｌ×６０／（Ｐ×Ｎ）・・・（２）
Ｌ：投入部開口端からスクリュー先端までの距離（ｍｍ）
Ｎ：基準回転速度（ｍｉｎ−１）
Ｐ：スクリュー羽根のピッチ（ｍｍ）
Ｔ：回転速度の変動周期（ｓｅｃ）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、都市ごみ等の廃棄物をガス化炉、焼却炉などに供給するための給じん装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、都市ごみ等の廃棄物を焼却炉、ガス化炉などに供給するための給じん装置として、２軸のスクリューを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。
この２軸スクリュー式の給じん装置は、ケーシング内に２本のスクリューが並列に配置されたものであり、この２本のスクリューを回転させて、ケーシングの上部に設けられた投入ホッパーから投入された廃棄物を、焼却炉側に定量供給するものである。そして、この給じん装置において、２本のスクリューの羽根のねじれ方向および回転方向は互いに逆方向にされているとともに、回転速度は同じ速度にされていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公昭５８−５７６５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の給じん装置の構成によると、２本のスクリューにより搬送される廃棄物は、その羽根の回転により移動されるが、互いに同一回転速度であるため、廃棄物が集積化して圧密化し、これが成長化して燃焼炉内に搬送されてしまい、所謂、「どか落ち」現象が発生するという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、廃棄物が集積化して圧密化するのを防止し、廃棄物を定量的に供給し得る給じん装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る給じん装置は、廃棄物をガス化炉などに供給するための給じん装置であって、一端側に廃棄物の投入部が設けられるとともに他端側に廃棄物の排出部が設けられたケーシング内に回転自在に配置された左右一対の廃棄物搬送用のスクリューと、これら両スクリューをそれぞれ回転させる２台の電動機と、上記両スクリューが配置されたケーシング内の廃棄物の供給量を検出し得る供給量検出手段と、上記各電動機を制御する制御装置とを具備し、
上記制御装置は、
上記各スクリューの基準回転速度を設定する基準速度設定部と、
この基準速度設定部で設定された基準回転速度に、左右の各スクリューに対して回転速度に変化を付与する左右の速度変化付与部と、
上記供給量検出手段にて検出された供給量を入力して当該供給量に基づき各スクリューの回転速度の増減を行う速度補正曲線を有する速度補正部とを具備し、
上記速度変化付与部においては、所定周期で且つ所定振幅を有する速度変化曲線を作成するとともに、左右のスクリューに対する両速度変化曲線の位相が１８０度異なる速度変化指令を出力するようになし、
且つ上記左右のスクリューにおける位相差の最大値がスクリュー羽根のピッチよりも大きくなるようにするとともに、スクリューの回転速度の変動周期が、廃棄物の投入部開口端から廃棄物の排出部であるスクリュー先端までの距離を通過する時間よりも短くなるようになし、
上記速度補正部における速度補正曲線は、供給量が多い場合には、回転速度を減少させるとともに、供給量が少ない場合には、回転速度を増大させるものである。
【０００７】
また、請求項２に係る給じん装置は、請求項１に記載の給じん装置における速度変化付与部で与えられるスクリューの回転速度の変動周期Ｔが、下記（１）式を満足するようにしたものである。
【０００８】
【数１】
0005393293.tif 000002
Ｎ′右：動き始めからＴ／２後までの右スクリューの回転数の平均値（ｍｉｎ−１）
Ｎ′左：動き始めからＴ／２後までの左スクリューの回転数の平均値（ｍｉｎ−１）
Ｐ：スクリュー羽根のピッチ（ｍｍ）
Ｔ：回転速度の変動周期（ｓｅｃ）
さらに、請求項３に係る給じん装置は、請求項２に記載の給じん装置における速度変化付与部で与えられるスクリューの回転速度の変動周期Ｔが、請求項２に記載の（１）式に加えて下記（２）式の範囲内となるようにしたものである。
【０００９】
Ｔ＜Ｌ×６０／（Ｐ×Ｎ）・・・（２）
Ｌ：投入部開口端からスクリュー先端までの距離（ｍｍ）
Ｎ：基準回転速度（基準毎分回転数）（ｍｉｎ−１）
Ｐ：スクリュー羽根のピッチ（ｍｍ）
Ｔ：回転速度の変動周期（ｓｅｃ）
【発明の効果】
【００１０】
上記の構成によると、速度変化付与部により、左右のスクリューを互いに逆方向に回転させるとともに、両スクリューの回転速度を所定周期でもって且つ互いに逆向きに増減させるようにしたので、左右のスクリュー羽根の位相が周期的に変化し、右側のスクリュー羽根と、左側のスクリュー羽根とのせん断力により廃棄物の圧密状態を解きほぐすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例の給じん装置が用いられるガス化炉の概略断面図である。
【図２】同給じん装置の要部切欠平面図である。
【図３】同給じん装置の断面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】同給じん装置の制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図６】同制御装置の補正関数作成部における補正曲線を示すグラフである。
【図７】同制御装置の速度変化関数作成部における速度変化曲線を示すグラフである。
【図８】同制御装置による回転速度制御時のせん断力発生を説明する要部平面図である。
【図９】同制御装置による速度変化曲線の変形例を示すもので、（ａ）は速度変化曲線のグラフ、（ｂ）はその位相差のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態に係る給じん装置を具体的に示した実施例に基づき説明する。
本実施例においては、例えばガス化炉に都市ごみなどの廃棄物（以下、単に、ごみという）を供給する給じん装置について説明する。
【００１３】
図１に示すように、このガス化炉１の炉本体２に形成されたガス化室３内には、下部に砂などの層材からなる流動層Ｇが形成されており、また空気供給用ファン４により燃焼用空気ラインＬ１および流動用空気ラインＬ２を介してごみの燃焼用空気と層材の流動化用空気を上記炉本体２内に供給するように構成されている。そして、炉本体２の側壁部には、本発明に係る給じん装置１１により、ガス化すべきごみをガス化室内に投入するためのごみ投入口２ａが設けられている。
【００１４】
次に、本発明に係る給じん装置１１について説明する。
この給じん装置１１としては、ごみ搬送用のスクリューが２個併設された２軸スクリュー式フィーダが用いられている。
【００１５】
すなわち、この給じん装置１１は、図２〜図４に示すように、２個の円筒が互いにその一部同士が重なるように並行に配置されて左右にごみ搬送用空間室１３が形成された横断面が繭形状にされてなる筒状ケーシング１２と、この筒状ケーシング１２に形成されたごみ搬送用空間室１３内に回転自在に配置された左右のごみ搬送用のスクリュー１４と、これら各スクリュー１４を一対のスプロケット１６およびチェーン１７を介して回転させる電動機１５とから構成されている。なお、上記各スクリュー１４は、電動機１５に連結される軸部１４ａと、この軸部１４ａの外周面に巻き付けられた羽根部（スクリュー羽根ともいう）１４ｂとから構成されている。なお、筒状ケーシング１２の一端側の上部には、ごみを投入するためのホッパー形状の投入部１２ａが設けられるとともに他端側には、ごみを排出するための排出部１２ｂが下部に設けられている。なお、上記筒状ケーシング１２の横断面は繭形状にされているが、この形状に限定されるものではない。
【００１６】
そして、上記筒状ケーシング１２の他端寄りの上部には、スクリュー１４，１４同士の間と各スクリュー１４，１４の外側との合計３箇所に、各スクリュー１４により搬送されるごみ量、つまりガス化炉１へのごみ供給量（ごみ搬送量ともいえる）を検出するためのごみ供給量検出手段１８（１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ）が設けられている。
【００１７】
これら各ごみ供給量検出手段１８は、筒状ケーシング１２の上部に突設された平面視矩形状の枠状取付部１２ｃ内にごみの供給方向（搬送方向）とは直交する方向で回転自在に設けられた支持軸体２１と、上端部がこの支持軸体２１に取り付けられて下端部がスクリュー１４側に鉛直面内で揺動自在となるように支持されたごみ検出用のフラッパ（ごみ検出板）２２と、上記支持軸体２１の一端部に設けられて当該支持軸体２１の回転角度すなわちフラッパ２２の基準姿勢（例えば、鉛直姿勢または鉛直姿勢から所定角度上向いた姿勢）に対する上向きの傾斜角度（以下、検出角度ともいう）θを検出する角度検出器（例えば、角度検出用エンコーダが使用される）２３とから構成されている。
【００１８】
そして、この給じん装置１１には、図５に示すように、各スクリュー１４の回転数つまり回転速度を制御する制御装置３１が具備されている。
この制御装置３１の機能を簡単に言えば、左右のスクリュー１４（右側１４Ａ，左側１４Ｂ）を互いに逆方向に回転させるとともに、両スクリュー１４の回転速度を所定周期でもって互いに逆方向に、つまり一方が増加すれば他方が減少するように、変化させるものである。
【００１９】
この制御装置３１は、スクリュー１４の基準回転速度（基準回転数）を設定するとともに各電動機１５の回転速度を制御する回転制御部（所謂、インバータ制御部である）１５ａに基準回転速度信号（基準回転速度指令ともいう）を出力する基準速度設定部３２と、この基準速度設定部３２からの基準回転速度信号に速度変化信号（速度変化指令ともいう）を与えて電動機１５の回転速度つまりスクリュー１４Ａ，１４Ｂの回転速度をそれぞれ制御するための第１および第２速度変化付与部３３（３３Ａ，３３Ｂ）と、これら各速度変化付与部３３にて得られた速度変化信号に加えて、さらにスクリュー１４により搬送されるごみ層の厚さに基づきそれぞれの回転速度を補正するための速度補正信号（速度補正指令ともいう）を出力する第１および第２速度補正部３４（３４Ａ，３４Ｂ）とから構成されている。
【００２０】
上記各速度変化付与部３３は、それぞれ、回転速度を変化させる変動周期を設定する周期設定部４１と、その変化の振幅（変化幅で、増減の範囲）を設定する振幅設定部４２と、これら両設定部４１，４２にて設定された周期および振幅を入力して、速度変化関数（具体的には速度変化曲線である）を作成する速度変化関数作成部４３と、この速度変化関数作成部４３で作成された速度変化関数値を基準回転速度信号に加算する（バイアスをかける）変化信号加算部４４とから構成されている。
【００２１】
上記第１速度補正部３４Ａは、右側に配置された角度検出器２３Ａからの検出角度および中央の角度検出器２３Ｃからの検出角度を入力してこれら両検出角度（例えば、両検出角度の平均値）により得られるごみ供給量に応じて右側のスクリュー１４Ａの回転速度を補正（調整）する補正値を求めるための速度補正関数（具体的には速度補正曲線である）を有する速度補正関数作成部４６と、この速度補正関数作成部４６で得られた速度補正関数値を回転速度信号に乗算する補正信号乗算部４７とから構成されている。
【００２２】
また、上記第２速度補正部３４Ｂについても、第１速度補正部３４Ａと同様に、左側に配置された角度検出器２３Ｂからの検出角度および中央の角度検出器２３Ｃからの検出角度を入力してこれら両検出角度（例えば、両検出角度の平均値）により得られるごみ供給量に応じて左側のスクリュー１４Ｂの回転速度を補正（調整）する補正値を求めるための速度補正関数（具体的には速度補正曲線である）を有する速度補正関数作成部４６と、この速度補正関数作成部４６で得られた速度補正関数値を回転速度信号に乗算する補正信号乗算部４７とから構成されている。
【００２３】
上記速度補正関数作成部４６に具備されている速度補正関数は、図６に示すように、検出角度θが大きくなると、補正値αが小さくなるような関数にされている。これは、検出角度θが大きくなると、ごみ搬送用空間室１３内を移動するごみ供給量が増大していることを示しており、この場合には、ごみ供給量が減少される。
【００２４】
次に、制御方法について説明する。
まず、基準速度設定部３２により、スクリュー１４の基準回転速度を設定するとともに、各速度変化付与部３３の周期設定部４１および振幅設定部４２により変化を付与する変動周期（Ｔ：所定周期である）および回転速度の変化幅である振幅Ｗを設定しておく。
【００２５】
運転を開始すると、基準速度設定部３２より基準回転速度信号が出力されるともに、速度変化付与部３３にて変動周期と振幅とを加味（合成）した速度変化関数が作成される。この速度変化関数より得られた速度変化信号が変化信号加算部４４に出力され、ここで、速度変化信号が基準回転速度信号に加算されて新たな回転速度信号となる。
【００２６】
そして、運転が続行されて筒状ケーシング１２内をごみが移動しごみ供給量が増えてくると、ごみ供給量検出手段１８によりそのことが検出される。すなわち、ごみ層表面（層高）が高くなると、その高さに応じて、スクリュー１４の回転速度が補正される。
【００２７】
例えば、右側のスクリュー１４Ａが配置されるごみ搬送用空間室１３（１３Ａ）の両側に対応する両ごみ供給量検出手段１８Ａ，１８Ｃからの検出角度θが第１速度補正部３４（３４Ａ）に入力されると、例えばその平均値が代表値として用いられるとともに、この代表値に対応する補正値が速度補正関数から求められて、この補正値である速度補正信号が回転速度信号に乗算される。例えば、検出角度がθ１でごみ供給量が多い場合には、それに対応する補正値（例えば、０．７）α１が乗算されて、回転速度信号の値が低下される（図６参照）。すなわち、ごみ供給量が減ると、補正値αは大きい値となり、回転速度が大きくされる。
【００２８】
ここで、上記速度変化信号および速度補正信号について説明する。
速度変化信号としては、図７に示すように、例えばサイン波形が用いられる。
例えば、右側のスクリュー１４Ａについては、（ａ）に示すように、サインカーブに沿って回転速度が増加され、１／４周期を超えると３／４周期まで減少された後、３／４を越えると再び増加される。一方、左側のスクリュー１４Ｂについては、（ｂ）に示すように、サインカーブとは逆のカーブ、つまりコサインカーブが用いられる。勿論、その変動周期Ｔおよび振幅Ｗは、右側のものと同じ値が用いられる。
【００２９】
したがって、左側のスクリュー１４Ｂは、逆サインカーブに沿って減少され、１／４周期を超えると３／４周期まで増加された後、３／４を越えると再び減少される。
すなわち、図８に示すように、左右のスクリュー１４Ａ，１４Ｂは、それぞれ１／４周期および３／４周期にて、そのサインカーブの振幅分に相当する回転速度差が発生することになり、このため、両スクリュー１４Ａ，１４Ｂの羽根部１４ｂ，１４ｂ同士には、両速度差（ＦＡ−ＦＢ）に起因する逆方向の力（Ｆ）が発生し、ごみにせん断力が作用することになる。
【００３０】
言い換えれば、このような回転速度制御（回転数制御）を行うことにより、左右のスクリュー１４の羽根部１４ｂの位相が周期的に変化し、右側のスクリュー１４Ａの羽根部１４ｂと左側のスクリュー１４Ｂの羽根部１４ｂとのせん断力により、ごみの圧密状態を解きほぐす（解砕する）ことができる。
【００３１】
ところで、ごみの圧密状態を確実に解きほぐすために、左右のスクリュー１４の位相差Ｓの最大値がスクリュー羽根１４ｂのピッチＰよりも大きくする必要があり、このことは、下記（１）式にて表わされる。
【００３２】
Ｓｍａｘ＞Ｐ  ・・・（１）
ところで、位相差ＳはＴ／２経過したときに最大となるので、Ｓｍａｘは下記（２）式で表わされる。
【００３３】
【数２】
0005393293.tif 000003
（２）式および（３）式中、
Ｎ′右：動き始めからＴ／２後までの右側スクリューの回転速度（毎分回転数）の平均値（ｍｉｎ−１）
Ｎ′左：動き始めからＴ／２後までの左側スクリューの回転速度（毎分回転数）の平均値（ｍｉｎ−１）
Ｐ：スクリュー羽根のピッチ（ｍｍ）
Ｔ：回転速度の変動周期（ｓｅｃ）を、それぞれ示す。
【００３４】
また、図３に示すように、圧密状態のごみＢの基点となる投入部１２ａの先端から筒状ケーシング１２の排出口１２ｂまで、正確には、スクリュー１４の先端までの間（距離：Ｌ）で、ごみＢの圧密状態を解きほぐす必要があるため、回転速度の変動周期Ｔはごみが距離Ｌを通過する時間よりも短くする必要がある。
【００３５】
したがって、下記（４）式が得られる。
Ｔ＜Ｌ×６０／（Ｐ×Ｎ）・・・（４）
Ｌ：投入部開口端からスクリュー先端までの距離（ｍｍ）
Ｎ：基準回転速度（毎分回転数）（ｍｉｎ−１）
Ｐ：スクリュー羽根のピッチ（ｍｍ）
したがって、上記（３）式および（４）式を満たすように、回転速度を変化させる変動周期と振幅、および変化させる形状、例えば正弦波などが採用される。
【００３６】
上述したように、左右のスクリューの回転速度を、基準回転速度から同じ比率で、且つ右側のスクリューの回転速度が増加する場合は、左側のスクリューの回転速度が減少し、右側のスクリューの回転速度が減少する場合は、左側のスクリューの回転速度が増加するように周期的に動かす。つまり、左右のスクリューを互いに逆方向に回転させるとともに、両スクリューの回転速度を所定周期でもって且つ互いに逆向きに増減させるようにしている。
【００３７】
このような回転速度の制御を行うことにより、左右のスクリュー羽根の位相が周期的に変化し、右側のスクリュー羽根と、左側のスクリュー羽根とのせん断力により、ごみの圧密状態を解きほぐすことができる。したがって、例えばごみの圧密状態を解きほぐす装置を別途設ける必要がないため、経済的である。
【００３８】
ところで、上記実施例においては、速度変化関数としてサイン波形を用いたが、例えば図９に示すような矩形波を用いてもよい。
図９（ａ）は矩形波形を示し、（ｂ）は両スクリューによる位相差Ｓを表わしている。
【００３９】
また、上記実施例においては、ガス化炉に適用した場合について説明したが、勿論、他の炉、例えば焼却炉などにも適用し得るものである。
【符号の説明】
【００４０】
１      ガス化炉
２      炉本体
３      ガス化室
１１      給じん装置
１２      筒状ケーシング
１３      ごみ搬送用空間室
１４      スクリュー
１４ａ    羽根部
１４ｂ    軸部
１５      電動機
１８      ごみ供給量検出手段
３１      制御装置
３２      基準速度設定部
３３      速度変化付与部
３４      速度補正部
４１      周期設定部
４２      振幅設定部
４３      速度変化関数作成部
４４      変化信号加算部
４６      補正関数作成部
４７      補正信号乗算部
【図１】
0005393293.tif 000005
【図２】
0005393293.tif 000006
【図３】
0005393293.tif 000007
【図４】
0005393293.tif 000008
【図５】
0005393293.tif 000009
【図６】
0005393293.tif 000010
【図７】
0005393293.tif 000011
【図８】
0005393293.tif 000012
【図９】
0005393293.tif 000013